NIO學習筆記

1、NIO的核心部分

1. 通道（channel）：用於讀操做和寫操做，主要負責數據的「運輸」。至關於傳統IO中的stream，不過stream是單向的。
2. 緩衝區（buffer）：一個容器，用於存儲數據。
3. 選擇器（selector）：核心類，可以檢測多個註冊的通道上是否有事件發生，所以一個線程能夠管理多個通道。
   
   

2、爲何使用NIO

使用NIO主要就是爲了提升IO的速度

1. 傳統IO是基於字節流和字符進行操做的，而NIO是基於通道（channel）和緩衝區（buffer）進行操做的，這樣一來數據的偏移操做很是方便。
2. 傳統IO是阻塞的，若是發出IO請求後數據沒有就緒，會處於阻塞狀態，而NIO經過通道操做數據，所以一個通道無數據可讀，能夠切換到另外一個通道。
3. NIO有選擇器，所以單線程能夠操做多個通道。

3、簡單的NIO讀和寫例子

1. 從文件中讀取
   與傳統IO不一樣的是，使用NIO從文件中讀取主要分爲三步：
   （1）從FileInputStream中獲取channel；

   FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
   FileChannel fc = fin.getChannel();

   （2）建立buffer；

   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

   （3）將數據從channel讀到buffer中。

   fc.read( buffer );

2. 寫入文件
   相似的，利用NIO寫入文件也分爲三步：
   （1）從FileInputStream中獲取channel；

   FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );
      FileChannel fc = fout.getChannel();

   （2）建立一個緩衝區並在其中放入一些數據；

   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
      for (int i=0; i<message.length; ++i) {
          buffer.put( message[i] );  //從message數組中取出放入buffer
      }
      buffer.flip();    //將buffer由寫模式切換爲讀模式

   （3）將數據從buffer寫到通道中。

   fc.write( buffer );

4、buffer內部細節

1. flip()函數源碼

public final Buffer flip() {
    limit = position;
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
}

這裏能夠注意到limit,position和mark三個變量
（1） capacity：代表能夠儲存在緩衝區中的最大數據容量。
（2） position：下一個可插入的位置(寫buffer時)或者下一個可讀的位置(讀buffer時)。
（3） limit：最多能寫多少數據(寫buffer時，至關於capacity)，能夠讀多少數據(在從通道讀入緩衝區時)。
（4） mark：標記，記錄當前position的位置，能夠經過reset()恢復到mark的位置。

5、選擇器

1. selector的建立

   Selector selector = Selector.open();

2. 由於選擇器是用於管理通道的，所以須要將通道註冊到相應的選擇器上
   channel.configureBlocking(false); //使用selector必須保證channel是非阻塞的模式
   SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);

   注意register的第二個參數表示對選擇器對什麼事件感興趣。
   而返回值記錄了包括channel，buffer，interest集合和ready集合等。

3. 經過selector選擇通道
   可使用select（）函數進行選擇，select()方法返回的int值表示有多少通道已經就緒。
4. selectedKeys()函數
   一旦調用了select()方法，而且返回值代表有一個或更多個通道就緒了，而後能夠經過調用selector的selectedKeys()方法，訪問「已選擇鍵集（selected key set）」中的就緒通道。這裏的selectorKey的就是以前註冊到該selector的通道。

5. 示例程序

   Selector selector = Selector.open();   //開啓選擇器
   channel.configureBlocking(false);      //非阻塞模式
   SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//註冊
   while(true) {
     int readyChannels = selector.select();   //選擇通道
     if(readyChannels == 0) continue;
     Set selectedKeys = selector.selectedKeys();   //獲取通道
     Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
     while(keyIterator.hasNext()) {
       SelectionKey key = keyIterator.next();
       if(key.isAcceptable()) {
           // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
       } else if (key.isConnectable()) {
           // a connection was established with a remote server.
       } else if (key.isReadable()) {
           // a channel is ready for reading
       } else if (key.isWritable()) {
           // a channel is ready for writing
       }
       keyIterator.remove();   //須要本身移除處理完的通道
     }
   }

6、NIO和IO的使用場景

NIO具有必定的優勢，但並非說傳統IO就一無可取

（1）在處理數據上，若是遇到逐行處理的狀況，如：

Name: Anna
    Age: 25
    Email: anna@mailserver.com
    Phone: 1234567890

傳統的IO能夠這樣寫：

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

但若是使用NIO：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
    int bytesRead = inChannel.read(buffer);

你就不知道緩衝區內是否恰好是一行數據，這樣處理起來會比較麻煩。

（2）若是須要管理同時打開的成千上萬個鏈接，這些鏈接每次只是發送少許的數據，例如聊天服務器，實現NIO的服務器多是一個優點。
若是你須要維持許多打開的鏈接到其餘計算機上，如P2P網絡中，使用一個單獨的線程來管理你全部出站鏈接，多是一個優點。
但若是你有少許的鏈接使用很是高的帶寬，一次發送大量的數據，也許典型的IO服務器實現可能很是契合。

學習參考：http://ifeve.com/java-nio-all/ Java NIO 系列教程
https://www.ibm.com/developer... NIO入門